非线性电力电子装置混沌控制的研究

摘要

长久以来出现在DC/DC变换器中多种不规则的非线性行为例如:运行过程中突然失去稳定、不明确的电磁噪声和系统崩溃等问题都是非线性系统的混沌现象所致。目前这个领域已经引起广大学者的重视，并成为一个热门的研究课题，多种对混沌行为的控制方法也不断相继出现。但是由于开关电路的强非线性和建模的复杂性使得研究还处于起始阶段。本文以DC/DC变换器为例（Buck变换器和Boost变换器）来进行离散建模、理论研究、混沌分析、控制方法设计和计算机仿真等工作。
　　具体的研究内容如下:
　　(1)引入了混沌理论的发展史和混沌理论的主要论点和特征。介绍了混沌现象的几种主要检测方法。阐述了混沌理论在非线性电力电子变换器中的应用与发展概况与最近几年对混沌控制的研究概况。
　　(2)介绍了非线性电路理论基础和一些重要的定理和术语，较详细的阐述了平衡点的分类方法分析方法和特征。接下来本文引入了研究混沌理论的一个重要概念——分岔理论，以及它的分类和特点。
　　(3)对状态空间平均法的建模方法作了简要的介绍。以DC/DC变换器为例用状态空间平均法作了仿真实验。较详细的介绍了DC/DC变换器精确离散模型的建模方法，根据建模方法的特点不同进行了分类。针对Buck变换器离散模型的建模过程进行详细的阐述，并在前人的基础上做了一定的改进。
　　(4)主要讨论的是对DC/DC变换器的混沌控制方法。首先在这里介绍了几种常用的控制方法，并分析了每一种方法的优点和缺点。然后，把自适应同步控制原理应用到了对DC/DC变换器的混沌控制当中，并对自适应同步混沌控制的设计过程进行了详细的研究和探讨。
　　(5)建立了电压反馈控制型不连续工作模式下Buck变换器的精确离散映射模型。以反馈参数作为分岔参数，对系统的稳定性、稳定范围和临界条件进行详细分析。通过对混沌状态时的输出电压仿真实验、分岔图仿真实验和李雅普诺夫指数仿真实验等进行多角度分析。引入自适应混沌控制，选取不同的控制数据进行实验，并仿真出Buck变换器的同步结果和收敛曲线。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 混沌理论的发展

1．3 混沌理论的特征和论点

1．3．1 混沌理论的特征

1．3．2 混沌理论的主要论点

1．3．3 混沌的检测方法

1．4 混沌理论在电力电子装置中的应用与发展

1．4．1 电力电子变换器中混沌现象研究的发展概况

1．4．2 电力电子变换器控制策略的研究概况

1．5 本文主要研究的目的和意义

1．6 论文研究内容和工作安排

第二章 非线性电路与混沌理论基础

2．1 引言

2．2 非线性电路理论基础

2．2．1 重要定理和术语

2．2．2 平衡点分类

2．2．3 分岔理论

2．3 混沌理论基础

第三章 DC／DC变换器的建模与分析

3．1 引言

3．2 状态空间平均法

3．3 精确离散迭代模型的建立

3．3．1 一阶离散模型

3．3．2 二阶开环离散时间模型

3．3．3 二阶闭环离散时间模型

3．3．4 精确离散迭代模型的建模方法

第四章 DC／DC变换器的混沌控制方法

4．1 混沌控制方法

4．1．1 OGY方法

4．1．2 反馈控制方法

4．1．3 智能控制方法

4．1．4 参数共振微扰法

4．1．5 外加驱动控制法

4．2 自适应同步混沌控制器的设计

第五章 电压控制型DC／DC变换器仿真实验与分析

5．1 电压反馈型Buck变换器的不连续运行模式

5．1．1 建立模型

5．1．2 多角度分析

5．1．3 自适应混沌控制

5．1．4 硬件设计与软件设计

5．2 Boost变换器

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 后续工作的展望

参考文献

致谢

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